Problemy przyłączania do sieci elektroenergetycznej odnawialnych źródeł energii małej mocy



Podobne dokumenty
Doktorant: Mgr inż. Tomasz Saran Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Piotr Kacejko

Procedury przyłączeniowe obowiązujące w PGE Dystrybucja S.A. związane z przyłączaniem rozproszonych źródeł energii elektrycznej

INTEGRATOR MIKROINSTALACJI ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII ZYGMUNT MACIEJEWSKI. Wiejskie sieci energetyczne i mikrosieci. Warszawa, Olsztyn 2014

Tematy prac dyplomowych dla studentów studiów I. stopnia stacjonarnych kierunku. Elektrotechnika. Dr inż. Marek Wancerz elektrycznej

Praktyczne aspekty współpracy magazynu energii i OZE w obszarze LOB wydzielonym z KSE

Współpraca mikroźródeł z siecią elektroenergetyczną OSD

Wpływ mikroinstalacji na pracę sieci elektroenergetycznej

SZCZEGÓŁOWE WYMAGANIA TECHNICZNE DLA JEDNOSTEK WYTWÓRCZYCH PRZYŁĄCZANYCH DO SIECI ROZDZIELCZEJ

Wybrane zagadnienia pracy rozproszonych źródeł energii w SEE (J. Paska)

STUDIA I STOPNIA STACJONARNE ELEKTROTECHNIKA

Sławomir CIEŚLIK Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy Stowarzyszenie Elektryków Polskich, Oddział w Bydgoszczy

Lokalne systemy energetyczne

2. Zwarcia w układach elektroenergetycznych... 35

OCENA WPŁYWU PRACY FARMY WIATROWEJ NA PARAMETRY JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

KARTA AKTUALIZACJI. Karta aktualizacji nr 2/2014 Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej

PGE Dystrybucja S.A. Oddział Białystok

KARTA AKTUALIZACJI nr 2/2019 Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej

ELEKTROWNIE WIATROWE W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM. MICHAŁ ZEŃCZAK ZUT WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Przyłączenie do sieci TAURON Dystrybucja mikroinstalacji. Andrzej Korpol Dyrektor Departamentu Usług Dystrybucyjnych TAURON Dystrybucja

POLITECHNIKA ŚLĄSKA. Analiza przyłączenia do sieci elektrowni fotowoltaicznej

OCENA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ DOSTARCZANEJ ODBIORCOM WIEJSKIM NA PODSTAWIE WYNIKÓW BADAŃ

Wykorzystanie farm wiatrowych do operatywnej regulacji parametrów stanów pracy sieci dystrybucyjnej 110 kv

Mikroinstalacje w sieci dystrybucyjnej - przyłączenie i współpraca z siecią

OCENA STANU TECHNICZNEGO SIECI ELEKTROENERGETYCZNYCH I JAKOŚCI ZASILANIA W ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ MAŁOPOLSKIEJ WSI

CZĘŚĆ DRUGA Obliczanie rozpływu prądów, spadków napięć, strat napięcia, współczynnika mocy

Generacja rozproszona źródłem strat w sieci SN

KONCEPCJA BUDOWY SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ DLA PARKU PRZEMYSŁOWEGO W PATERKU

Progi mocy maksymalnych oraz wymogi ogólnego stosowania NC RfG. Jerzy Rychlak Konstancin-Jeziorna

Obszarowe bilansowanie energii z dużym nasyceniem OZE

Przemienniki częstotliwości i ich wpływ na jakość energii elektrycznej w przedsiębiorstwie wod.-kan.

CENNIK ENERGII ELEKTRYCZNEJ Nr 2/2018

6.2. Obliczenia zwarciowe: impedancja zwarciowa systemu elektroenergetycznego: " 3 1,1 15,75 3 8,5

Problematyka mocy biernej w instalacjach oświetlenia drogowego. Roman Sikora, Przemysław Markiewicz

INTERFEJSY SIECIOWE. Praca wyspowa źródła niewielkiej mocy wybrane zagadnienia. Referent: Piotr Rzepka. Politechnika Śląska. Wydział Elektryczny

TARYFA DLA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

ANALIZA ZMIANY PARAMETRÓW TURBIN FARMY WIATROWEJ PRZYŁĄCZANEJ DO SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

Maszyny i urządzenia elektryczne. Tematyka zajęć

Współpraca energetyki konwencjonalnej z energetyką obywatelską. Perspektywa Operatora Systemu Dystrybucyjnego

Problemy z pracą mikroinstalacji w sieciach wiejskich studium przypadku

KARTA PRZEDMIOTU. Rok akademicki 2010/2011

Szczegółowa kalkulacja ceny oferty wzór

OGRANICZENIA MOŻLIWOŚCI WYPROWADZENIA MOCY Z ROZPROSZONYCH ŹRÓDEŁ ENERGII

PROPOZYCJE TEMATÓW PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH NA ROK AKADEMICKI 2012/2013

CENNIK ENERGII ELEKTRYCZNEJ Nr 1/2019

Słownik pojęć i definicji. Instrukcja ruchu i eksploatacji sieci przesyłowej Bilansowanie systemu i zarządzanie ograniczeniami systemowymi

Henryk Klein OPA-LABOR Sp. Z o.o. Tel h.klein@opalabor.pl

Elektroenergetyczne sieci rozdzielcze SIECI 2004 V Konferencja Naukowo-Techniczna

Karta aktualizacji IRiESD dotycząca mikroinstalacji. Geneza i najważniejsze zmiany. Warszawa, r.

*Woda biały węgiel. Kazimierz Herlender, Politechnika Wrocławska

ANALIZA DANYCH POMIAROWYCH:

Veolia Powerline Kaczyce Sp. z o.o.

INSTRUKCJA RUCHU I EKSPLOATACJI SIECI DYSTRYBUCYJNEJ

TARYFA DLA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W ZAKRESIE OBROTU

Edmund Wach. Bałtycka Agencja Poszanowania Energii

Współpraca rozproszonych źródeł energii z sieciami elektroenergetycznymi. dr inż. Marek Adamowicz Katedra Automatyki Napędu Elektrycznego

Sieci energetyczne pięciu największych operatorów

PROPOZYCJE TEMATÓW PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH NA ROK AKADEMICKI 2011/2012

Procedura przyłączania mikroinstalacji

WZORY WNIOSKÓW O OKREŚLENIE WARUNKÓW PRZYŁĄCZENIA

POLITECHNIKA LUBELSKA KATEDRA SIECI ELEKTRYCZNYCH I ZABEZPIECZEŃ PRZEGLĄD STOSOWANYCH ZABEZPIECZEŃ PRZED

Ocena możliwości opanowania podskoków napięcia w sieci nn o dużym nasyceniu mikroinstalacjami fotowoltaicznymi

Wymagania edukacyjne dla uczniów kl. IV f TE ZS Nr 1 w Olkuszu

1. Wiadomości ogólne 1

Kompensacja mocy biernej w stacjach rozdzielczych WN/SN

KARTA PRZEDMIOTU. Rok akademicki 2010/2011

ELASTYCZNY SYSTEM PRZETWARZANIA I PRZEKSZTAŁCANIA ENERGII MAŁEJ MOCY DLA MASOWEGO WYKORZYSTANIA W GOSPODARCE ENERGETYCZNEJ KRAJU

PROJEKT WYKONAWCZY. Aktualizacja systemu zasilania w Porcie Lotniczym Szymany PROJEKT POLA WZLOTÓW LOTNISKA W SZYMANACH

Procedura przyłączania mikroinstalacji do sieci elektroenergetycznej w PGE Dystrybucja S.A.

Analiza wpływu lokalnego źródła energii na planowanie pracy elektroenergetycznej sieci rozdzielczej na wybranym przykładzie

19 listopada 2015 Warszawa

WSPÓŁPRACA PRODUCENTA I ODBIORCY ENERGII Z SAMORZĄDEM dla realizacji ISE w przestrzeni pilotażowej na przykładzie regionu olkuskiego.

Spis treści. Oznaczenia Wiadomości ogólne Przebiegi zwarciowe i charakteryzujące je wielkości

TARYFA SPRZEDAŻY REZERWOWEJ DLA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Warunki przyłączenia nr RD5/RP/22/7364/2013 dla podmiotu V grupy przyłączeniowej do sieci dystrybucyjnej o napięciu znamionowym 0,4 kv

Rodzaj nadawanych uprawnień: obsługa, konserwacja, remont, montaż, kontrolnopomiarowe.

PROJEKT. KARTA AKTUALIZACJI nr 2/2019 Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej

PRACOWNIA PROJEKTOWA ELEKTROPLAN. ul. Królowej Korony Polskiej Szczecin tel./fax PROJEKT BUDOWLANO-WYKONAWCZY

czwartek, 24 czerwca 2010

Kurs serwisowania samochodów elektrycznych i hybrydowych. Budowa układu napędowego samochodu hybrydowego i elektrycznego;

Zakład Elektroenergetyki r. Wydział Elektryczny. PROPOZYCJE TEMATÓW PRAC MAGISTERSKICH (termin złożenia pracy r.

Przesyłanie energii elektrycznej

Kompleksowe 3 modułowe szkolenie systemy PV Program zajęć

Kompensacja mocy biernej indukcyjnej oraz pojemnościowej na farmach wiatrowych

PROJEKT BUDOWLANY ZAGOSPODAROWANIA DZIAŁKI

ENAP Zasilamy energią naturalnie. Jerzy Pergół Zielonka, 12 /12/2012

Kable i przewody (nn, SN, WN) Kampania na rzecz zwiększenia mocy przyłączeniowej instalacji elektrycznych w Polsce


Modelowanie układów elektroenergetycznych ze źródłami rozproszonymi. 1. Siłownie wiatrowe 2. Generacja PV

TARYFA DLA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W ZAKRESIE OBROTU

Spis treści. Słownik pojęć i skrótów Wprowadzenie Tło zagadnienia Zakres monografii 15

ANALIZA PRACY FARMY WIATROWEJ W KONTEKŚCIE PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Rozkład materiału z przedmiotu: Urządzenia elektryczne i elektroniczne

G MINISTERSTWO GOSPODARKI, pl. Trzech KrzyŜy 3/5, Warszawa. Agencja Rynku Energii S.A. Portal sprawozdawczy ARE

Zestawienie wartości dostępnej mocy przyłączeniowej źródeł w sieci innogy Stoen Operator o napięciu znamionowym powyżej 1 kv

SYSTEM SOLARNY kw GENESIS SOLAR INVERTER. on-grid

ul. Rynek Sułkowice numery działek: 4112, 4113, 4111/1, 4115/1

WYZNACZANIE SPADKÓW NAPIĘĆ W WIEJSKICH SIECIACH NISKIEGO NAPIĘCIA

Tematy prac dyplomowych na kierunku Energetyka

Podnoszenie sprawności rozdziału energii elektrycznej w sieciach niskiego i średniego napięcia. Generacja rozproszona

Procedury przyłączania odnawialnych źródeł energii do sieci elektroenergetycznej

Transkrypt:

Prof. dr hab. inż. Piotr Kacejko Wydział Elektrotechniki i Informatyki Politechniki Lubelskiej Problemy przyłączania do sieci elektroenergetycznej odnawialnych źródeł energii małej mocy Streszczenie. W referacie przedstawiono w syntetyczny sposób podstawowe problemy oddziaływania małych jednostek OZE na sieć rozdzielczą (dystrybucyjną). Zidentyfikowano następujące grupy problemów: oddziaływanie napięciowe, obciążalność torów prądowych, wpływ na warunki zwarciowe, stabilność współpracy z siecią, zagadnienia doboru zabezpieczeń. Wymienione problemy odniesiono do krajowych realiów technicznych. 1 Z siecią, czy bez sieci? Planując budowę elektrowni małej mocy (pisząc o małej mocy przyjęto umownie granicę poniżej jednego megawata = 1000 kilowatów) opartej na odnawialnym źródle energii (OZE) jednym z podstawowych problemów, które powinien rozstrzygnąć inwestor, to sposób i zakres współpracy z publiczną siecią elektroenergetyczną. Istnieje szereg czynników, które decydują o tym, co zrobić z energią elektryczną wytwarzaną w baterii fotoogniw, ogniwie paliwowym, generatorze turbiny wodnej, generatorze napędzanym silnikiem zasilanym biogazem, mikroturbinie, siłowni wiatrowej. Czy zużyć ją samemu, czy wprowadzić do sieci i sprzedać, czy zużyć na własne potrzeby będąc równocześnie samemu przyłączonym do sieci. Są to czynniki natury technicznej i ekonomicznej. Inwestor musi problem przyłączenia starannie rozważyć, jeszcze zanim zacznie wydawać pieniądze, aby później nie stanąć przed koniecznością dokonywania zmian w koncepcji inwestycji. Istnieje grupa źródeł, które muszą współpracować z siecią ze - względów technicznych ich praca autonomiczna nie jest możliwa. Są to generatory indukcyjne (często stosowane są tu po prostu silniki indukcyjne pracujące w reżimie prądnicowym) oraz falowniki (urządzenia zmieniające prąd stały na prąd przemienny) wymagające oddziaływania (komutacji) sieci. Czasami, moc dostarczana ze źródła (z wiatraka) może mieć tak niestabilny poziom, że nie da się jego pracy autonomicznej sensownie wykorzystać. Są jednak przypadki, w których źródło w postaci generatora synchronicznego, falownika specjalnego typu (z tranzystorami IGBT), fotoogniwo z baterią akumulatorów, dla którego istnieje odbiór charakteryzujący się stabilnym poziomem zapotrzebowania energii i brakiem innych wymagań jakościowych. Układ taki może z powodzeniem pracować autonomicznie, a połączenie z siecią publiczną nie jest konieczne. Istnieją też układy współpracujące z siecią, które mogą jednak w płynny sposób przejść do pracy na układ wydzielony (zwany też wyspowym) i utrzymywać się w tym stanie przez długi czas. Odpowiadając na pytanie na wstępie rozdziału trzeba pamiętać, że współpraca z siecią ma zarówno zalety jak i wady. Zalety to stabilizacja pracy źródła i opłacalny (dzięki zielonym certyfikatom ) odbiór produkowanej energii. Wady to uzależnienie pracy źródła od stanu sieci i konieczność (czasem kosztowna i kłopotliwa) spełnienia przez infrastrukturę elektrowni szeregu wymagań związanych z tą współpracą. Ostateczna odpowiedź czasem jest oczywista (w przypadku wiatraka, czy małego hydrogeneratora indukcyjnego TAK, w przypadku ogniwa słonecznego z zasobnikiem bateryjnym NIE), czasem jednak wymaga wielostronnej analizy. Celem niniejszego referatu jest przybliżenie potencjalnym inwestorom problematyki przyłączenia generatorów OZE do sieci, tak aby podjęcie tej decyzji ułatwić. 1

2 Jakie źródło do jakiej sieci? Podstawowym kryterium decydującym o tym, do jakiej sieci ma być przyłączone dane źródło jest jego moc wyrażona w kilowatach (kw), lub bardziej precyzyjnie w kilowoltoamperach (kva). Analizując układy OZE małej mocy można wyróżnić przyłączenie do sieci niskiego napięcia (400V) lub średniego napięcia (10,15,20 kv). W obydwu przypadkach możemy wyróżnić przyłączenie bezpośrednio do sieci lub za pomocą wydzielonej linii do stacji rozdzielczej. Wszystkie 4 możliwości przedstawiono na rys. 1. nn nn 110 kv 110 kv Rys.1 Sposoby przyłączenia źródła małej mocy do sieci rozdzielczej niskiego i średniego napięcia W wielu krajach w wytycznych i przepisach energetycznych podane są wartości graniczne mocy źródeł, które mogą być przyłączone do sieci w każdym z wymienionych przypadków. W Wielkiej Brytanii bezpośrednie przyłączenie do sieci nn stosuje się do mocy 50kVA, do szyn rozdzielnicy nn do mocy 200-250 kva, do sieci 11 kv do 2-3 MVA, do szyn rozdzielni 11 kv do 8 MVA. W Polsce, granice te (na niższym poziomie) ustala elastycznie operator sieci rozdzielczej. Inwestor na etapie uzyskiwania warunków przyłączenia powinien porównać wymagania operatora z podanymi powyżej, lub typowymi dla innych krajów. Oczywisty jest bowiem fakt, że realizacja przyłączenia w postaci bezpośredniej jest tańsza. 2

3 Podstawowe wyposażenie rozdzielnicy w miejscu przyłączenia Większość szczegółowych wymagań związanych z przyłączeniem do sieci układu OZE podają dokumenty zwane instrukcjami eksploatacji sieci rozdzielczej (dystrybucyjnej - IRiESD). Publikują je spółki dystrybucyjne lub koncerny energetyczne. Istota wymagań sprowadza się do tego, aby źródło miało łącznik koordynowany i kontrolowany przez służby ruchowe operatora sieci Poniżej omówiono te wymagania w przypadku najprostszym bezpośrednie go przyłączenia do sieci niskiego napięcia. Na rys. 2. łącznik ten oznaczono jako 2.1b (jest to łącznik zwany rozłącznikiem). a) b) obwód nn obwód nn Lp (2.1b) Lp (2.1b) 1 2 1 2 Lg (2.1a) Lgd (2.2) ~ Lg (2.1a) ~ 3 Rys.2 Sposób przyłączenia do sieci niskiego napięcia źródła generacji rozproszonej a) układ nie przystosowany do pracy na wydzielone odbiory b) układ przystosowany do pracy na wydzielone odbiory Podstawowe funkcje manewrowe pełni wyłącznik główny źródła na rys.2 oznaczony jako 2.1a. Z tym też łącznikiem (nosi on nazwę wyłącznika) współdziałają różnego rodzaju układy automatyki, w które wyposażone jest źródło. Operator sieci proponuje często, aby dla wyraźnego wskazania rozdziału obszaru związanego ze źródłem i obszaru związanego z siecią instalować drugi wyłącznik i skojarzony z nim ograniczony zestaw zabezpieczeń rys. 2b. Zestaw taki tworzą zabezpieczenia pod i nad napięciowe, pod i nad częstotliwościowe oraz zabezpieczenie zerowonadnapięciowe. Z doświadczeń autora wynika, że zastosowania dodatkowego wyłącznika 2.2 uelastycznia współpracę generatora OZE z siecią, nawet wtedy jego autonomiczna praca na sieć wydzielona nie jest możliwa. 4 A co z zakłóceniami od źródła? Niewątpliwie w wielu przypadkach praca generatora OZE może negatywnie oddziaływać na jakość energii odbieranej z sieci przez innych odbiorców. W szczególności praca wiatraków generuje szereg zakłóceń opisanych w specjalistycznej literaturze (wahania napięcia, zapady napięcia, efekt migotania światła). Oddziaływania te są tym bardziej dokuczliwe im bardziej sieć w miejscu przyłączenia źródła jest miękka (ma dużą impedancję wewnętrzną duży opór wewnętrzny). W elektroenergetyce mówi się o wartości mocy zwarciowej tym większej im mniejsza jest ta impedancja. Nieskończona wartość mocy zwarciowej oznacza zerową impedancję wewnętrzną i brak podatności na jakiekolwiek zakłócenia. W rzeczywistości wartość 3

mocy zwarciowej jest skończona. Orientacyjnym kryterium właściwych relacji pomiędzy mocą OZE (w postaci generatora indukcyjnego) a mocą zwarciową jest relacja 1:20 (moc OZE nie mniejsza niż 1/20 mocy zwarciowej w miejscu przyłączenia). Wykorzystując to kryterium przeprowadzono analizę obliczeniową możliwości przyłączenia OZE z generatorem indukcyjnym do linii niskiego napięcia. Wyniki przedstawiono na rys. 3 i 4, wyróżniając przypadki sieci wiejskiej i miejskiej (w sieciach wiejskich transformatory mają mniejsza moc i przekroje przewodów linii są mniejsze). Widać, że już stosunkowo niedaleko od stacji transformatorowej /nn możliwości takie gwałtownie maleją do kilkunastu, czy nawet kilku kilowatów. Inwestor nie usatysfakcjonowany takimi ograniczeniami może przystąpić do budowy linii wydzielonej (rys.1) o ile pozwoli mu na to sytuacja finansowa (oraz sąsiedzi). 200 180 S ng [kva] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 l [km] Trafo 75 kva Trafo 100 kva Trafo 160 kva Rys. 3 Wpływ długości obwodu niskiego napięcia na maksymalną moc generatora indukcyjnego, który zgodnie z zasadami IRiESD może być zainstalowany na jego końcu obliczenia dla sieci wiejskiej 800 700 S ng [kva] 600 500 400 300 200 100 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 l [km] Trafo 250 kva Trafo 400 kva Trafo 630 kva Rys.4 Wpływ długości obwodu niskiego napięcia na maksymalną moc generatora indukcyjnego, który zgodnie z zasadami IRiESD może być zainstalowany na jego końcu obliczenia dla sieci miejskiej 4

5 Podsumowanie Inwestor planujący przyłączenie OZE małej mocy do publicznej sieci elektroenergetycznej powinien bardzo starannie rozważyć różne aspekty jego pracy w warunkach normalnych i awaryjnych. Powinien do wyników tych analiz dopasować parametry tego źródła i jego wyposażenie. Zasadniczą wytyczną dla projektanta układu połączenia powinna być jego elastyczność. Warunki przyłączenia nie powinny być dyktatem operatora sieci, lecz wynikiem kompromisu uwzględniającego obiektywne uwarunkowania techniczne, które w zakresie OZE mają bogate odzwierciedlenie w literaturze, pomimo stosunkowo niewielkich doświadczeń krajowych. Ostateczna decyzja co do przyłączenia nie powinna być decyzją podejmowaną za wszelką cenę. Jeśli wymagania operatora są trudne do spełnienia a warunki obciążenia lokalnego korzystne, rozważenie pracy w układzie wydzielonym jest także uzasadnione. 5